LED顯示屏用有機(jī)硅灌封膠的研制

歐靜，雷云飛，毛建輝

(廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司，廣東廣州 510700)

LED顯示屏用有機(jī)硅灌封膠的研制

歐靜，雷云飛，毛建輝

(廣州機(jī)械科學(xué)研究院有限公司，廣東廣州 510700)

制備了一種LED顯示屏用有機(jī)硅灌封膠。研究不同粉體對(duì)膠黏附性、抗沉淀性的影響，不同廠家生產(chǎn)的3號(hào)白油及其含量對(duì)耐低溫性的影響，不同偶聯(lián)劑對(duì)深層固化的影響。配方優(yōu)化后制備的膠深層固化好，不粘燈，放置3個(gè)月粉體不沉淀，在-30 ℃下固化后的膠體表面無(wú)油滲出。

有機(jī)硅灌封膠； 耐低溫性； 抗沉淀性能； 深層固化性能

0 引言

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原材料

使用的原材料包括：α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷(107膠)，中國(guó)藍(lán)星；中性油，各廠家；硅微粉；沉淀白炭黑；二甲基硅油(黏度100 mPa·s)；甲基三丁酮肟基硅烷；乙烯基三丁酮肟基硅烷；二月桂酸二丁基錫；N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷；正硅酸乙酯。

1.2 膠液的制備

(1)A組分：將107膠、硅微粉、沉淀白炭黑添加到反應(yīng)釜里，高速攪拌均勻，冷卻過(guò)三輥研磨機(jī)，按照比例添加中性油以及助劑、炭黑。攪拌均勻出料將其冷卻至常溫。

(2)B組分：按照其設(shè)計(jì)比例，將交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑、催化劑以及所需物料添加到反應(yīng)釜，真空攪拌，分散均勻，出料。

1.3 性能測(cè)試

1.3.1 黏度測(cè)試

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2794-2013《膠黏劑黏度的測(cè)定 單圓筒旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)法》，選用BrookField黏度計(jì)，25 ℃測(cè)試。

第三，國(guó)際融資方式單一。盡管國(guó)際金融市場(chǎng)貿(mào)易融資方式較多，但是，在具體的操作過(guò)程中，卻依然沿襲著傳統(tǒng)的借貸方式，融資方式功能單一。此外，辦理融資程序復(fù)雜，由于受諸多因素的影響，例如市場(chǎng)價(jià)值率低、辦理周期長(zhǎng)、程序復(fù)雜等，導(dǎo)致企業(yè)融資成本不斷的升高。在這種背景下，中小型企業(yè)的融資需求降低。

1.3.2 初固時(shí)間

將冷卻至常溫的A組分取100 g備用，取B組分50 g，按mA∶mB=10∶1的比例混合均勻,在(23±2)℃下放置固化，測(cè)試膠液表面不黏手的時(shí)間為初固時(shí)間。

1.3.3 硬度

按照GB/T 531.1-2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠 壓入硬度試驗(yàn)方法 第1部分：邵氏硬度計(jì)法(邵氏硬度)》進(jìn)行測(cè)試，在試驗(yàn)條件下固化24～25 h后，測(cè)得的Shore A的數(shù)值為產(chǎn)品的硬度。

2 結(jié)果和討論

2.1 冷凍環(huán)境下滲油現(xiàn)象的優(yōu)化研究

LED模組燈距窄，很多在3～10 mm之間,因此對(duì)灌封膠的黏度要求比較高，一般控制在1 000 mPa·s左右，為此配方中需要加入惰性油如白油、硅油等降低黏度，但其不參與體系反應(yīng)，因此需要與體系相容性好，避免固化后游離出體系。體系中的惰性油飽和值隨著溫度的降低而下降，北方冬季溫度常在-30～-20 ℃，灌封后的LED模組表面會(huì)慢慢地滲出油狀物，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證滲出的油狀物為3號(hào)白油，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品品質(zhì)。鑒于此，作者對(duì)產(chǎn)品中應(yīng)用的3號(hào)白油進(jìn)行了研究，選取不同供應(yīng)商生產(chǎn)的3號(hào)白油，并研究不同添加量對(duì)膠性能的影響。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中選擇了茂名石化、山東飛天、韓國(guó)SK進(jìn)口3號(hào)白油進(jìn)行研究，配方中加入比例分別為40%、45%、50%、55%、60%、65%。將固化5 h后的產(chǎn)品在-30 ℃下密封冷凍30天，測(cè)試其滲油情況。冷凍后的滲油效果如表1所示。

表1 不同廠家不同應(yīng)用比例的3號(hào)白油對(duì)有機(jī)硅灌封膠性能的影響

采用不同供應(yīng)商提供的3號(hào)白油，按照梯度使用比例進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示：韓國(guó)SK的3號(hào)白油加入量為65%時(shí)在冷凍環(huán)境下才出現(xiàn)輕微滲油，茂名石化3號(hào)白油加入量為50%時(shí)即出現(xiàn)冒油；而山東飛天3號(hào)白油加入量為40%時(shí)已冒油，且韓國(guó)SK的3號(hào)白油批次間穩(wěn)定性好，因此決定使用韓國(guó)SK 3號(hào)白油，綜合其他性能添加量確定為45%。

2.2 粘燈珠以及抗沉淀性能綜合研究

灌封膠配方中引入粉料對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。碳酸鈣和硅微粉作為填料，是有機(jī)硅密封膠的主要填充物，可起到填充、補(bǔ)強(qiáng)、降低生產(chǎn)成本等作用[2]。對(duì)產(chǎn)品中粉料進(jìn)行了研究，固定配方中黏度為5 000 mPa·s的107膠50份，黏度為100 mPa·s的甲基硅油10份，SK 3號(hào)白油的添加量為45份，分別選擇了輕質(zhì)碳酸鈣，信陽(yáng)核工業(yè)生產(chǎn)的牌號(hào)為A-1、A-2的硅微粉，廣州杰靈生產(chǎn)的牌號(hào)為B-1、B-2、B-3的硅微粉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究粉料對(duì)其黏度、抗沉淀、粘燈珠、固化效果等方面的影響，結(jié)果如表2所示。

表2 不同粉料對(duì)灌封膠性能的影響

上述實(shí)驗(yàn)證明，不同粉料對(duì)其產(chǎn)品性能有著較大的影響。使用輕質(zhì)碳酸鈣作為補(bǔ)強(qiáng)劑，產(chǎn)品放置一段時(shí)間后出現(xiàn)增稠且沉淀嚴(yán)重，且在使用過(guò)程中出現(xiàn)粘燈現(xiàn)象，即膠漿附著于LED燈珠上無(wú)法自行流下，分析原因可能是輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)過(guò)程中使用的處理劑對(duì)產(chǎn)品的最終性能有影響；從試驗(yàn)結(jié)果可知，使用硅微粉相對(duì)碳酸鈣加入灌封膠中，其穩(wěn)定性更好，因此硅微粉作為補(bǔ)強(qiáng)填料的首選。通過(guò)幾種硅微粉的對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，硅微粉的粒徑對(duì)產(chǎn)品的抗沉淀性能有著較大影響。當(dāng)硅微粉的粒徑在2 000～2 500目時(shí)，粒徑較小，二次粒子團(tuán)聚嚴(yán)重，因而在產(chǎn)品中出現(xiàn)分散困難、外觀不光亮、輕微粘燈等現(xiàn)象；硅微粉的粒徑在800目左右時(shí)，由于粒徑大易于分散，但粉體在重力作用下沉降快；實(shí)驗(yàn)證明：粉體的粒徑在1 200目左右時(shí)，其抗沉淀效果、粘燈情況、固化效果綜合效果最優(yōu)，即可選用A-1和B-2兩種硅微粉。但A-1做出的膠固化后硬度偏高，因此最終選擇B-2硅微粉。

2.3 深層固化的研究

有機(jī)硅灌封膠要求產(chǎn)品深層固化好。硅烷偶聯(lián)劑是一類在分子中同時(shí)含有兩種不同化學(xué)性質(zhì)基團(tuán)的有機(jī)硅化合物，它極易水解而形成硅醇鍵。通過(guò)使用硅烷偶聯(lián)劑，可在無(wú)機(jī)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)的界面之間形成“搖爪”結(jié)構(gòu)，從而起到增加材料黏接強(qiáng)度的作用；偶聯(lián)劑還有助催化的作用，在基體膠里面添加一定比例的偶聯(lián)劑，對(duì)產(chǎn)品的深層固化效果起到不同程度的促進(jìn)作用，偶聯(lián)劑種類不同，其深層固化效果也有比較明顯的差異[3]。作者采用基本配方中黏度為5 000 mPa·s 107膠50份，黏度為100 mPa·s的甲基硅油10份，SK 3號(hào)白油的添加量為45份，硅微粉B-2添加量為10份進(jìn)行了試驗(yàn)，選擇了KH-792、KH-550、KH-560、KH-570四種偶聯(lián)劑進(jìn)行對(duì)比，其配比試驗(yàn)的深層固化效果如表3所示。

表3 不同種類的偶聯(lián)劑對(duì)膠深層固化的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：其他組分一致的情況下，隨著偶聯(lián)劑含量的增大，分子之間有效碰撞的概率增大，深層固化速率加快；KH-550和KH-792對(duì)配方體系深層固化的作用明顯優(yōu)于KH-560、KH-570。研究證明氨基類偶聯(lián)劑助催化作用較好，而雙氨基的KH-792比單氨基的KH-550助催化作用更強(qiáng)，對(duì)深層固化影響更大。通過(guò)對(duì)配方深層固化情況以及固化速度的影響綜合考慮，選擇KH-792作為深層固化劑應(yīng)用于配方中，其比例為1‰比較符合使用要求，同時(shí)也滿足了深層固化效果。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)白油、粉體、偶聯(lián)劑的研究，經(jīng)一系列配方優(yōu)化后制備的灌封膠深層固化好，不粘燈，放置3個(gè)月粉體不沉淀，在-30 ℃下膠體表面無(wú)滲油現(xiàn)象。

【1】幸松民，王一璐．有機(jī)硅合成工藝及產(chǎn)品應(yīng)用[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2000:614-618．

【2】徐志君，范元蓉，唐頌超．加成型液體乙烯基硅橡膠的研制-Ⅱ.白炭黑表面處理對(duì)硅橡膠性能的影響[J]．合成橡膠工業(yè)，2003，26(1)：9-11. XU Z J,FAN Y R,TANG S C.Synthesis of Addition Liquid Vinylsiloxane Rubber Ⅱ .Influence of Surface Modification of Fumed Silica on Properties of Silicone Rubber[J].China Synthetic Rubber Industry,2003，26(1)：9-11.

【3】葉錦剛，朱偉，張杰，等.硅烷偶聯(lián)劑改性陽(yáng)離子水性聚氨酯的研究[J].涂料工業(yè),2011,41(2):25-28. YE J G,ZHU W,ZHANG J,et al.Research on Cationic Waterborne Polyurethane Modified by Silane Coupling Agents[J].Paint & Coatings Industry,2011,41(2):25-28.

The Preparation of Silicone Encapsulation for LED Display

OU Jing, LEI Yunfei, MAO Jianhui

(Guangzhou Mechanical Science Research Institute Co.,Ltd.,Guangzhou Guangdong 510700,China)

The preparation of silicone encapsulation for LED display was described. The influences of the different powder on the adhesivity and precipitation resistance, the influences of the different 3 # white oil provided by different manufacturers and its content to the low temperature resistance, the influence of different coupling agents on the curing deep,were studied.The silicone encapsulation prepared by using the optimized formula has good adhesive curing deep, non-stick lamp, non-precipitation after 3 months, no oil leakage on the surface of the colloid under -30 ℃.

Silicone encapsulation; Low temperature resistance; Precipitation resistance; Deep curing performance

2016-11-03

歐靜(1983—)，女，工學(xué)碩士，工程師，主要從事丙烯酸酯膠黏劑、灌封膠、導(dǎo)熱硅脂等研究開(kāi)發(fā)工作。E-mail:364856702@qq.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.04.012

U465.9

A

1674-1986(2017)04-048-03